CAPITOLO 5
MODELLO DI UN SISTEMA SESHPS
5.1 Generalità
Un sistema SESHPS ( Solar Earth Source Heat Pump Sistem ) è una nuova forma di tecnologia che è entrata da pochi anni nel mondo del riscaldamento degli edifici.
Questo sistema prevede l’installazione di un impianto GHP ed uno SAHP (Solar Assisted Heat Pump ) a pannelli solari.
Il principio di funzionamento si basa sull’idea di utilizzare il terreno come fonte primaria di energia termica mentre il calore proveniente dal sole viene utilizzato come integrazione alla fonte primaria.
In questi sistemi il terreno può essere visto come fonte di calore ma allo stesso tempo può essere anche un ottimo sistema di accumulo; l’energia solare infatti è disponibile in grandi quantità proprio quando la richiesta di calore diventa irrilevante (periodo estivo).
In questi casi si può scegliere di immagazzinare l’energia in eccesso nel terreno in modo tale da poterla riutilizzare quando serve.
Per poter immagazzinare calore nel terreno si fà scorrere nelle sonde affogate nel suolo acqua a temperatura molto elevata ( 40°C), in modo tale da cedere calore al terreno che si trova ad una temperatura inferiore (12°C).
Il terreno grazie alla sua inerzia termica è un ottimo elemento di accumulo e grazie a questa proprietà l’efficienza complessiva del sistema aumenta di molto.
Un altro modo per accumulare il calore proveniente dai collettori solari è quello di installare un boiler (serbatoio dalla capacità di migliaia di litri ) che assorbe il calore in surplus e lo immagazzina per riutilizzarlo successivamente. La dispersione di calore del serbatoio è tale da perdere circa 1°C al giorno.
5.2 Esempi di applicazioni di un SESHPS
In questo paragrafo vedremo le possibili soluzioni di impiego dell’impianto SESHPS in base a come verranno utilizzate le due forme di energia:
• Funzionamento alternativo • Funzionamento combinato 5.2.1 Funzionamento alternativo
Il funzionamento alternativo è definito come uno stato operativo in cui il sistema SAHP è operativo durante il giorno mentre il sistema GHP è in funzione la sera. Lo scopo di tale soluzione è di superare il problema della temperatura del terreno nelle vicinanze della sonda (qualche centimetro) che diminuisce molto rapidamente con l’estrazione continua di calore da parte dello scambiatore, che comporta una diminuzione delle prestazioni della pompa di calore.
L’integrazione di energia solare alla pompa di calore rende possibile il funzionamento ad intermittenza della GHP stessa permettendo inoltre la risalita della temperatura intorno alla sonda. Inoltre, l’energia ridondante dei collettori solari durante il giorno può essere
immagazzinata nel terreno almeno in parte, così da diminuire il dimensionamento dell’altro dispositivo di accumulo, il boiler.
5.2.2 Funzionamento combinato
Questo tipo di funzionamento del SESHPS è un efficiente approccio per usare sia l’energia solare che quella del terreno simultaneamente. In base a come si combinano le due fonti di calore, il funzionamento combinato può essere suddiviso in 3 modi:
• Modo combinato 1: l’accoppiamento dei collettori solari e della sonda geotermica è connesso in serie e cioè il fluido apportatore di energia attraversa prima la sonda e poi successivamente i collettori solari.
• Modo combinato 2: l’accoppiamento è lo stesso del sistema 1, ma questa volta il fluido vettore scorre prima nei collettori solari e successivamente nella sonda geotermica.
• Modo combinato 3: l’accoppiamento dei collettori solari e della sonda è in parallelo. I due sistemi sono messi in relazione fra loro attraverso il parametro S che è definito come il rapporto fra la portata dei collettori solari rispetto alla portata totale della pompa di calore.
5.2.3 Prestazioni di un SESHPS
Nel paragrafo precedente abbiamo elencato quelle che sono le varie possibilità di impiego di un sistema SESHPS; è impossibile tuttavia dire quale soluzione risulti essere la migliore in termini di COP. Non si possono infatti paragonare due SESHPS installate in zone diverse in quanto le prestazioni dell’impianto risultano essere strettamente legate alle condizioni climatiche del luogo e alla tipologia di terreno. Il paragone fra le varie soluzioni
impiantistiche può essere fatto solo dopo che si è stabilito il luogo di installazione e quindi note le caratteristiche climatiche e geologiche della zona.
